protecciones en sistemas de distribucion.

1. JAVIER JIMENEZ
Protección en Sistemas de
Distribución
MODULO 01
Introducción a las protecciones
en sistemas de distribución
20/05/2025

2. Introducción a las protecciones en sistemas de
distribución
SESION 01: TEMARIO
1. Sistemas de Distribución
2. Definición de las protecciones
3. Importancia de las protecciones
4. Equipos de protecciones
5. Nomenclatura y Simbología
6. Funciones de protección usadas en distribución
7. Zonas de protección

3. Sistemas de Distribución

4. • Los sistemas de Distribución de
Energía Eléctrica son aquellos cuya
función es el suministro de energía
desde la subestación de distribución
hasta los usuarios finales.
• Está constituido por varios
elementos celdas de potencia,
tendido eléctrico y sistemas de
protección.
• La distancia a recorrer determina el
nivel de tensión requerida para el
circuito de distribución.
Sistemas de Distribución

5. • Compuestas por celdas con
interruptores que pueden ser tipo
intemperie o interior.
Subestaciones con
Interruptores

6. • Subestación tipo intemperie de bajo
perfil compuesta por seccionadores y
reconectadores.
Subestaciones con
Reconectadores

7. Sistemas de
distribución
R
8
8 Reconectador
1 Interruptor de salida
2 Seccionalizador Tripolar
3 Detector de Falla
4 Seccionador Fusible
5 Seccionador de Cuchillas
6 Seccionador Bajo Carga
7 Juego de Seccionalizadores Unipolares
1
2
3
4
4
6
7
8
7
5

8. Red primaria de distribución
Red Aérea

9. • Practicas según el Std IEEE 399
Banco de Ductos Enterrados
Red primaria de distribución
Red Subterranea

10. Definición de las protecciones

11. Las protecciones eléctricas son un
sistema diseñado para proteger los
equipos de potencia ante
condiciones anormales de
operación, que puedan poner en
riesgo su integridad física y
funcional (Fallas).
El despeje de las fallas es a través
de dispositivos de desconexión, los
cuales deben estar diseñados para
operar bajo condiciones extremas.
Definición de las
protecciones

13. • La confiabilidad tiene dos aspectos muy importantes
 Seguridad: El grado de certeza que tiene el relé o sistema de protección
de no opere incorrectamente.
 Dependabilidad: El grado de certeza que tiene el relé o sistema de
protección de actuar correctamente.
Confiabilidad
No debe disparar cuando
no se supone que lo
haga
Seguridad
Debe disparar cuando
sea necesario
Dependabilidad

14. • Que un relé pueda actuar en su zona de
protecciones
• La protección primaria actúa en su zona
• La protección secundaria actúa solo si la
primaria falla
• Conocida también como coordinación de
protecciones
• Sumamente importante para garantizar la
continuidad de servicio
Selectividad

15. • El aumento de los daños en el lugar de la falla.
 Energía de la falla = 𝐼𝐼2 × 𝑅𝑅𝑓𝑓 × 𝑡𝑡, donde t es el tiempo en segundos.
• Grandes perdidas de energía en grandes corredores
• Peligro para el personal de operación
• Mayor estrés mecánico y térmico de todos los elementos
asociados a los puntos de falla
 Transformadores sufren deterioró debido a las fuerzas que actúan
(Fallas pasantes)
• La caída de tensión genera inestabilidad en las maquinas
rotatorias
• Peligro de incendio en grandes industrias (Mineras, Petroleras)
La velocidad

16. • Ejemplo de velocidad en sistemas de distribución, coordinación de
protecciones por comunicaciones
La velocidad
30 CICLOS VS 2 CICLOS

17. • Debe mantenerse los mas simple y directo
posible
• Debe considerarse con cuidado cada
adición que se realiza
• Menos tiempo en la configuración
• Menos tiempo de mantenimiento
• La evolución de la tecnología digital a
ayudado en algunos casos
• La evolución de tecnología digital también
a traído muchos problemas
Simplicidad

18. • Fundamental obtener la máxima protección a un
mínimo costo.
• Anteriormente un mínimo precio no era
considerado confiable
• Creencia de que mientras mas costo mas
confiable
• Importante realizar una evolución basado en la
disponibilidad del sistema.
• Factor importante MTBF.
Economía

19. • Hacemos referencia a la sensibilidad con el ajuste mínimo que debería
tener una función de protección para detectar algunos tipos de fallas
 Fallas de Alta impedancia
 Introducción de la generación distribuida
¿Y la sensibilidad que ?
• Pero si lo pensamos
detenidamente hace parte de la
confiabilidad.
• Pero actualmente podríamos
tomarlo como otra característica
de las protecciones.

20. Importancia de las protecciones

21. • Los Sistemas Eléctricos son
flexibles.
• Debe de mantenerse de
forma continua.
• Esto se puede cumplir de 2
maneras:
 Adoptar componentes sin
fallas
 Prever cualquier posible
falla en el sistema
Necesidad de las
protecciones OPERADOR
NACIONAL

22. Mantener la
continuidad del
servicio
¿Qué debemos proteger?
Minimizar daños
y costos de
reparación
Garantizar la
seguridad del
personal

23. Objetivos principales de los sistemas de protección:
• Contribuir a la protección de las personas contra los efectos de las
fallas eléctricas.
• Evitar el deterioro de los materiales del circuito eléctrico debido a
estos defectos.
• Limitar los esfuerzos térmicos, dieléctricos y mecánicos en los
equipos.
• Preservar la estabilidad y la continuidad de servicio de la red.
• Proteger las instalaciones adyacentes.
Importancia de las Protecciones en un sistema
eléctrico

24. ¿ Qué puede suceder ?

25. Pasos para implementar los sistemas
de protecciones

26. Pasos para implementar los Sistemas de Protecciones
Sistema de
Distribución
Análisis de Cargas.
Datos básicos de
los equipos.
Elegir Sistema de
Protecciones
Filosofía de
protección de cada
equipo mayor
Contribución de
generadores y
motores
Estudio de
arranque de
motores, flujos de
carga, dinámicos,
cortocircuitos.
Contribución de
compañía
distribución de
energía
Elegir dispositivos
específicos de
protección
Calibración,
pruebas y puesta
en servicio
Coordinación de
protecciones
Datos finales de
equipos y sistemas

27. Equipos de Protecciones

28. Componentes del sistema de protección en
sistemas de distribución
• Transformadores de medición.
• Relés de protección.
• Interruptores de potencia.
• Fusibles
• Reconectadores/Recloser
• Seccionalizadores
Interruptor
Seccionalizador
Reconectador
Fusible
Equipos de protecciones

29. Interruptores
Equipos de protecciones
Celda
Banco de
Baterías
Rectificador
BARRA

30. Equipos de protecciones
Asociados a Interruptor
52
TC
TP
BARRA

31. Seccionalizador
Reconectador
Fusible
Fusible
Equipos de protecciones

32. Nomenclatura de las funciones de
protección

33. Simbología de las Protecciones

34. Simbología de las Protecciones

35. Funciones de protección usadas en
distribución

36. Funciones de protecciones utilizadas en sistemas de
distribución
21.- Rele de distancia.
Funciona cuando la impedancia del circuito disminuye más allá de un
valor predeterminado. Se utiliza en casos especiales.
25.- Dispositivo de sincronización o verificación de sincronismo
Verifica el sincronismo entre dos alimentadores para permitir la conexión
en paralelo, la verificación la realiza a través de los parámetros de
magnitud de voltaje, ángulo de fase y frecuencia.
27.- Rele de bajo voltaje.
Un dispositivo que opera cuando su voltaje de entrada es menor que un
valor predeterminado.

37. Funciones de protecciones Utilizadas en
Distribución
50.- Rele instantáneo de sobrecorriente.
Funciona de manera instantánea cuando la corriente excede un valor
preestablecido. Se utiliza TD (por ejemplo, 50TD) para describir una
función de sobrecorriente de tiempo definido.
51.- Rele de sobrecorriente temporizada.
Funciona con un factor que temporiza el disparo una vez alcanzado el
nivel de corriente ajustado, existe una gama de ecuaciones, donde la
corriente y el tiempo están inversamente relacionados, y permiten
cambiar el factor de velocidad de actuación.

38. Funciones de protecciones Utilizadas en
Distribución
52.- Interruptor de C.A.
Un dispositivo que se utiliza para cerrar e interrumpir un circuito de
alimentación de CA en condiciones normales o para interrumpir este
circuito en condiciones de falla o emergencia.
59.- Rele de sobrevoltaje.
Dispositivo que opera cuando su voltaje de entrada excede un valor
predeterminado.
67.- Rele direccional de sobrecorriente C.A.
Funciona de forma análoga al 50/51, pero dispara solamente cuando la
corriente se encuentra en la dirección ajustada (hacia adelante o hacía
atrás).

39. Funciones de protecciones Utilizadas en
Distribución
79.- Rele de recierre C.A.
Dispositivo que controla el reenganche automático y el bloqueo de un
interruptor de CA.
81.- Rele de frecuencia (81O, 81U).
Funciona cuando la frecuencia es menor o mayor a un parámetro
establecido, Overfrequency (81O) Underfrequency (81U).
86.- Rele de disparo y bloqueo.
Un dispositivo que dispara y mantiene el equipo o dispositivos
asociados como inoperativos hasta que es reiniciado por un operador,
ya sea de forma local o remota.

40. Zonas de Protección

41. Zonas de Protección

42. Zonas de Protección
Protección Primaria:
Opera para disparar el dispositivo de protección más cercano
al componente fallado, haciendo posible que se desconecte
únicamente el elemento con falla
Protección Respaldo:
Opera solo si la protección primaria o principal no opera en el
momento que corresponde.

43. Zonas de Protección

44. Zonas de Protección

45. Superposición de Zonas de
Protección Primaria
Zona de
Protección B
Zona de
Protección A
Hacia los Relés
de la Zona B
Hacia los Relés
de la Zona A
52
Zona de
Protección B
Zona de
Protección A
Hacia los Relés
de la Zona B
Hacia los Relés
de la Zona A
52